防连续倒塌设计会削弱结构的抗震能力么？是的

抗震设计和抗连续倒塌设计对混凝土框架结构易损性的影响

Effects of Seismic and Progressive Collapse Designs on the Vulnerability of RC Frame Structures

Journal of Performance of Constructed Facilities

DOI: 10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000942

http://ascelibrary.org/doi/full/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000942

提要

结构的全寿命周期设计应符合多灾害防御的需求。本文以最典型的RC框架结构为例，考虑了地震及连续倒塌这两种RC框架的常见破坏因素。讨论结构的抗震设计及抗连续倒塌设计对其综合防御性能的影响。结果表明，抗连续倒塌设计后，框架结构可能由于梁内纵筋的增多导致其在地震作用下发生“强梁弱柱”的破坏形式，需要进行二次抗震设计。通过易损性方法比较了不同设计后框架的综合防御性能，结果表明已有的将抗连续倒塌设计与抗震设计分别考虑的设计方法可能导致不理想的结构破坏模式和更多的材料消耗，亟需提出适用于多灾害综合防御的结构设计方法。

简单说就是

现行设计方法应对多灾害时存在“面多了加水，水多了加面”的问题，成本高而效果未必最佳。

本文以一个6层钢筋混凝土框架为例来说明问题。如果对该框架直接按照8度进行抗震设计，则可以同时满足抗震和抗连续倒塌要求，省钱省事效果好。如果先按6度抗震设计，则发现抗连续倒塌不满足要求，再进行抗连续倒塌设计，又发现不满足抗震“强柱弱梁”要求，还需要重新进行“强柱弱梁”设计，最后导致的材料用量比直接按8度抗震设计还要多，且抗震性能还不咋样。

算例介绍

算例说明：

RC6：6度框架      RC8：8度框架  

RC6-RD：抗连续倒塌设计后的RC6

RC6-RD2：二次抗震设计后的RC6-RD

RC6与RC6-RD在不同地震波下结构倒塌PGA对比（由于抗连续倒塌设计将框架梁加强，部分地震波下RC6-RD发生强梁弱柱破坏，抗震性能反而弱于RC6，由此需进行二次抗震设计）：

时程分析结果

失效模式对比

各框架抗震和抗连续倒塌易损性曲线（Li et al.）如下所示：

(a)  地震易损性曲线

(b)  连续倒塌易损性曲线

各框架纵筋用量对比：

结论

反复运用不同规范设计同一结构可能导致材料浪费且并不能达到结构性能最优，已有的抗震设计与抗连续倒塌设计分开考虑的设计方法不适用于结构的多灾害防御需求，亟需提出适用于RC框架结构抗震与抗倒塌综合防御的设计方法。

参考文献

Li Y, Lu XZ, Guan H, Ren PQ, Qian LP, Probability-based progressive collapse-resistant assessment for reinforced concrete frame structures, Advances in Structural Engineering, Accepted on Mar. 18, 2016. DOI: 10.1177/1369433216649385.

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Lin KQ, Li, Y, Lu XZ, Guan H, Effects of seismic and progressive collapse designs on the vulnerability of RC frame structures. Journal of Performance of Constructed Facilities-ASCE, Accepted on Apr. 30, 2016, DOI: 10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000942.